本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，尤其涉及基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

傳感網(wǎng)絡(luò)通常根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備的特點(diǎn)和作用劃分為多層結(jié)構(gòu)，一般為雙層或三層，區(qū)別在于傳感器層和服務(wù)器層之間是否以網(wǎng)關(guān)相連。雙層傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是傳感器層直接與服務(wù)器層連接，不必經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。一般而言，節(jié)點(diǎn)數(shù)在幾十個(gè)至幾百個(gè)之間的小型傳感網(wǎng)絡(luò)由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)傳輸量少，通常會采用這種結(jié)構(gòu)。在雙層結(jié)構(gòu)中，所有傳感設(shè)備位于同一層，以有線方式（usb、以太網(wǎng)等）或無線方式（wifi等）與服務(wù)器進(jìn)行通信，例如為傳感器配備一個(gè)以太網(wǎng)接口，再通過局域網(wǎng)連接到服務(wù)器上。這種結(jié)構(gòu)比較適合基于rfid技術(shù)的傳感網(wǎng)絡(luò)。

由于無需網(wǎng)關(guān)，雙層網(wǎng)絡(luò)具有容易搭建、配置簡單的優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)效率極易受到傳感器層的設(shè)備性能的限制。另外，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)不斷增加，傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，或節(jié)點(diǎn)不斷移動，傳感網(wǎng)絡(luò)對靈活性的要求越來越高時(shí)，雙層結(jié)構(gòu)還會顯現(xiàn)出它在管理方面存在的缺陷。

為了方便管理，節(jié)點(diǎn)數(shù)在幾千或幾萬以上的大型傳感網(wǎng)絡(luò)一般選擇三層結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)在服務(wù)器層和傳感器層之間添加了一層網(wǎng)關(guān)，傳感器或其他物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)先以有線方式連接至中間層的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)連接至服務(wù)器。其好處是每一個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)無需配備接口卡，而且可以連接到距離更遠(yuǎn)的服務(wù)器上，擴(kuò)大了傳感網(wǎng)絡(luò)的工作范圍。例如在中間層使用價(jià)格便宜的“usb-以太網(wǎng)”設(shè)備，則各種各樣的傳感節(jié)點(diǎn)都能用usb接線與集線器連接，再接入以太網(wǎng)。同時(shí)，集線器還能通過usb接線對節(jié)點(diǎn)供電，解決了節(jié)點(diǎn)的功耗問題。

但是在實(shí)際食品安全的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸過程中，現(xiàn)有技術(shù)存在著傳感數(shù)目眾多、無線干擾較強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)移動范圍大、涉及通信系統(tǒng)多等技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)和方法。

上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括廣域網(wǎng)絡(luò)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層；

所述廣域網(wǎng)絡(luò)層包括一個(gè)服務(wù)器和至少一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，所述服務(wù)器和所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間通過tcp/ip通信連接；

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)層包括一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)與所述傳感器節(jié)點(diǎn)之間通過無線網(wǎng)通信連接。

進(jìn)一步地，所述廣域網(wǎng)絡(luò)層還包括廣域接入網(wǎng)層，所述廣域接入網(wǎng)層上應(yīng)用多網(wǎng)絡(luò)接口。

進(jìn)一步地，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、中央處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊。

進(jìn)一步地，所述無線通信模塊采用zigbee通信模塊。

基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信方法，包括以下步驟：

a.在整個(gè)全局網(wǎng)絡(luò)中，為所述服務(wù)器定義一個(gè)單獨(dú)的ip,用于接收數(shù)據(jù)；

b.所述服務(wù)器向所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動匯聚節(jié)點(diǎn)命令；

c.所述匯聚節(jié)點(diǎn)接收所步驟b中啟動命令并反饋啟動確認(rèn)；

d.所述服務(wù)器接收步驟c中反饋啟動確認(rèn)后，發(fā)送配置匯聚節(jié)點(diǎn)命令；

e.所述匯聚節(jié)點(diǎn)接收步驟d中配置命令并反饋配置確認(rèn)；

f.所述服務(wù)器收到步驟e中配置確認(rèn)后，向所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)布啟動上傳命令；

g.所述匯聚節(jié)點(diǎn)收到步驟f中上傳命令后反饋啟動上傳確認(rèn)，并向所述服務(wù)器傳輸傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。

進(jìn)一步地，所述步驟g具體為：

所述傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的傳感器數(shù)據(jù)幀通過無線網(wǎng)傳送至所述匯聚節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的傳感器數(shù)據(jù)幀預(yù)存儲；待收到所述服務(wù)器啟動上傳命令后，反饋上傳確認(rèn)并將預(yù)存儲的傳感器數(shù)據(jù)幀組織成符合tcp/ip通信協(xié)議規(guī)范的幀，通過wifi通信服務(wù)發(fā)送給所述服務(wù)器。

有益效果

整個(gè)系統(tǒng)是基于一項(xiàng)新興的雙層、雙方向的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：1）一個(gè)廣域網(wǎng)層，它由一臺服務(wù)器以及許多匯聚節(jié)點(diǎn)組成；2）一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)層，包括一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和許多傳感器節(jié)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的方案相比，該方案通過匯聚節(jié)點(diǎn)及移除固定網(wǎng)關(guān)的方式，將廣域網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)融為一體，使得廣域網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)更緊密地結(jié)合在了一起。可減少中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目，降低成本，加快網(wǎng)絡(luò)部署，有助于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間平滑切換。匯聚節(jié)點(diǎn)不僅充當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)層中僅有的協(xié)調(diào)者，同時(shí)也作為廣域網(wǎng)層中一個(gè)獨(dú)立的傳感器節(jié)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)和方法的通信流程圖；

圖2為本發(fā)明所述基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括廣域網(wǎng)絡(luò)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層；所述廣域網(wǎng)絡(luò)層包括一個(gè)服務(wù)器和至少一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)；所述傳感器網(wǎng)絡(luò)層包括一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)；所述廣域網(wǎng)絡(luò)層還包括廣域接入網(wǎng)層，所述廣域接入網(wǎng)層上應(yīng)用多網(wǎng)絡(luò)接口。

如圖1，本方案中所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、中央處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊，其中所述傳感器模塊可以是溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光敏傳感器等，可以精確的采集食品及食品流通環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

本方案中所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括相應(yīng)的無線設(shè)備和服務(wù)器組，這些設(shè)備和服務(wù)器組由企業(yè)自行搭建，其與傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性，可以利用的技術(shù)包括rfid，zigbee，wifi或者其他自定義的通信技術(shù)。收集傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，將所述傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)組織成符合協(xié)議規(guī)范的幀并通過gprs或者wifi通信服務(wù)發(fā)送給所述服務(wù)器。接收來自服務(wù)器的命令并根據(jù)相應(yīng)的命令執(zhí)行操作。

本方案中所述廣域接入網(wǎng)層，裝備了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，這樣有利于根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境靈活的選擇入網(wǎng)的接口，有效的實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。如通過wifi將無線傳感網(wǎng)與internet連接。各種網(wǎng)絡(luò)互連；如短程網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)互連：如無線傳感網(wǎng)、rfid網(wǎng)絡(luò)與3g網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信的互連；有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)互連：如gprs、3g網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)與pstn（publicswitchedtelephonenetwork）、atm（asynchronoustransfermode）、互聯(lián)網(wǎng)的不連；不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連：如星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、移動自組織網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)、簇樹形網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)施例二

如圖2所示為基于匯聚節(jié)點(diǎn)的食品安全物聯(lián)網(wǎng)通信方法的消息流程圖，服務(wù)器和匯聚節(jié)點(diǎn)之間事先通過下行鏈路消息建立握手過程，具體步驟如下：在整個(gè)全局網(wǎng)絡(luò)中，為所述服務(wù)器定義一個(gè)單獨(dú)的ip,用于接收數(shù)據(jù)；首先服務(wù)器向所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動匯聚節(jié)點(diǎn)命令；所述匯聚節(jié)點(diǎn)接收啟動命令并反饋啟動確認(rèn)；所述服務(wù)器接收啟動確認(rèn)后，發(fā)送配置匯聚節(jié)點(diǎn)命令；所述匯聚節(jié)點(diǎn)接收配置命令并反饋配置確認(rèn)；所述服務(wù)器收到配置確認(rèn)后，向所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)布啟動上傳命令。然后服務(wù)器等待匯聚節(jié)點(diǎn)通過上行鏈路傳輸數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，具體步驟如下：所述匯聚節(jié)點(diǎn)收到上傳命令后反饋啟動上傳確認(rèn)，并向所述服務(wù)器傳輸傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。具體的，所述傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的傳感器數(shù)據(jù)幀通過無線網(wǎng)傳送至所述匯聚節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的傳感器數(shù)據(jù)幀預(yù)存儲；待收到所述服務(wù)器啟動上傳命令后，反饋上傳確認(rèn)并將預(yù)存儲的傳感器數(shù)據(jù)幀組織成符合tcp/ip通信協(xié)議規(guī)范的幀，通過wifi通信服務(wù)發(fā)送給所述服務(wù)器。

上述步驟中，匯聚節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間利用rfid，zigbee，wifi或者其他自定義的通信技術(shù)。匯聚節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器之間利用標(biāo)準(zhǔn)tcp/ip通信技術(shù)。

以上所述僅為說明本發(fā)明的實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。